EAST低温系统大型压缩机组自动控制的实现

针对EAST低温系统大型串并联螺杆压缩机组控制中存在的压力调节长时间滞后、能量滑阀动作具有不确定性、控制模型难于建立等难点,采用专家规则与数字增量式PID算法相集合的复合控制方法,将复杂的多变量耦合控制回路分解为特定条件下的单变量回路,结合顺序控制逻辑分析,实现了压缩机组的全自动控制。经过EAST降温实验验证,该策略取得了良好的控制效果,满足低温系统的运行要求。详细描述了该控制系统各个执行机构的控制原理和压缩机的控制过程。     

基于DCS的EAST低温系统预冷过程自动控制

为避免热应力对EAST托卡马克装置的损坏,超导磁体与冷屏的300-80 K预冷过程需要严格控制降温温差;同时低温系统还需提供合适的流量与压降,以保证各冷质部件同步快速降温.通过低温控制流程分析,明确了预冷控制回路与控制需求,设计了预冷操作模式及其顺序控制流程.针对预冷过程中温差-压降耦合问题,设计了分阶段的解耦控制方案...     

EAST低温系统超临界氦循环泵的自动控制

为确保EAST超导磁体安全、稳定地进行降温,通过分析超导磁体氦迫流冷却回路并结合低温系统降温操作流程,在低温控制系统中设计并实现了氦循环泵的自动启动和失超处理等顺序控制流程;采用选择性控制结构和改进的增量式PID控制算法,实现了氦循环泵入口压力的自动控制.经过降温实验验证,氦循环泵的自动控制策略满足低温系统的运行要求,在一定程度上提高了系统的自动化程度.     

研究高Tc超导薄膜的低温扫描电子显微镜

采用减压降温原理研制了以液氮为冷媒的低温样品台系统，并配以电子束脉冲调制系统和微弱信号检测系统，构成了低温扫描电子显微镜。温度范围从６５Ｋ至室温连续可控变化，温度稳定度为±０．１Ｋ。并介绍了用此装置研究ＧｄＢａ２Ｃｕ３Ｏ７－Ｘ超导薄膜的初步情况。     

EAST装置2 kW/4.5 K氦制冷机透平膨胀机的测试

EAST装置于2006年成功进行工程调试和物理实验,全部超导磁体均已冷却到液氦温度,并获得了第一次等离子体.低温系统共有4台俄制氦透平膨胀机,通过气体绝热膨胀来获得低温.实验表明4台透平的设计满足EAST装置对冷量的需求,透平效率略低于设计值,流量比设计值大.介绍了EAST低温系统中4台透平膨胀机的设计参数、启动过程和运行,并对透平膨胀机在运行过程中的性能参数进行测试和分析.     

EAST锂化系统的优化及其对等离子体性能的影响

为提高锂膜在先进实验超导托卡马克 (EAST) 内真空室器壁上的均匀性, 从而提高锂膜对再循环的控制, 对杂质的抑制能力, 优化设计了新型三孔蒸发型坩埚, 并成功的用于锂化壁处理实验。实验表明, 锂膜在内真空室器壁上更加均匀, 坩埚附近没有出现明显的锂膜起皮现象, 下石墨偏滤器得到有效的覆盖。锂膜均匀性的提高, 有效的提升了初次锂化壁处理对控制再循环, 抑制杂质的能力, 同时也延长了锂膜的寿命。为了恢复内真空室第一壁上退化锂膜的性能, 优化设计了一套新型炮间锂化系统。新型炮间锂化系统成功在等离子体放电间隙开展了锂化壁处理, 挡板开启后, 锂蒸气成功注入到内真空室中, 有效地抑制了等离子体放电中的再循环水平、杂质含量及总辐射功率。     

HT-7超导托卡马克装置真空系统参数的标定及分析

主要介绍HT-7超导托卡马克装置真空系统参数的标定和分析.在有无低温泵工作条件下,分别测量了HT-7真空系统对氢气、氘气、氦气和氮气的抽速曲线.分析包括器壁吸附等因素对HT-7真空系统不同气体抽速的影响.同时简单分析了在不同情况下,装置真空分布情况,为实现HT-7装置气体平衡提供参考.讨论和测量如何利用质谱计来分氦和氘.通过气体平衡比较准确的测量了装置体积.     

EAST超导托卡马克冷屏的结构设计及受热分析

EAST是一个拥有全超导磁体系统的托卡马克实验装置.为有效减少来自真空室和外真空杜瓦的辐射热以及支撑的传导热等各项热负荷,超导纵场磁体和极向场磁体被约80 K的真空室冷屏(内冷屏)和外真空杜瓦冷屏(外冷屏)所包容,从而保证磁体运行的稳定可靠.运用大型有限元分析程序ANSYS和FLUENT,对冷屏的受热状况进行了数值分析,为其结构设计和低温制冷方案的制定提供可靠的理论依据.     

12 T/50 mm无液氦超导磁体低温系统热分析

为了使12 T/50 mm无液氦超导磁体在4.5 K低温下具有更好的运行稳定性,针对磁体线圈设计了传导冷却结构及低温系统。通过仿真软件,模拟低温环境下磁体线圈的温度分布,进一步对低温系统内部的导热结构进行优化设计。为了防止线圈在降温过程中产生过大温差导致热应力集中,根据低温系统在不同工况下的热负荷变化,对各部件降温过程进行瞬态模拟。模拟结果表明,12 T/50 mm无液氦超导磁体低温系统能够满足磁体线圈所需要的低温环境,即磁体线圈正常运行温度低于4.5 K,励磁温度低于6 K,降温及励磁过程中产生的最大温差低于20 K。     

HT—7U石墨材料在HT—7超导托卡马克装置的先行实验

通过对1种新型石墨材料进行等离子体轰击实验，近似计算出材料的热导率大约为70W/mK，石墨可以承受高达2．41MW/m2的能流密度（实验中最大值），模头位置及波加热条件下，石墨受等离子体轰击程度的不同，石墨材料的抗轰击能力及抗溅射能力都比较，在长时间等离子体轰击的情况下，由石墨材料产生的杂质足够低，不影响等离子体放电，基本上满足装置正常运行的要求。     

利用支撑热容消减ITER低温系统热脉冲方法的分析

国际热核聚变实验堆(ITER)低温系统的一个主要任务就是移除当磁场变化及聚变反应时在磁体系统内产生的大量脉冲热负荷.为了削减回到制冷机的热负荷峰值,在脉冲阶段将部分波动热负荷释放到磁体支撑部分,但这种方法将会导致磁体支撑部分的温度略有升高,从而影响磁体超导线的温度.为此建立了一个纵向场磁体的一维非稳态模型,采用FORTRAN语言编程求解一组非稳态的控制方程进行模拟计算,以此来研究实施这种方法的可行性.计算结果表明依靠磁体支撑部分吸收脉冲热负荷时,超导线的最高温度仍低于5K的最高限制.     

大型氦低温制冷系统研究进展

低温超导技术在基础科学研究中的广泛应用,极大地带动了低温工程的发展.大型强子对撞机(LHC)、国际热核聚变实验堆(ITER)、先进实验超导托卡马克(EAST)、北京正负电子对撞机重大改造项目(BEPC-Ⅱ)所配套的大型氦低温系统,分别作为国际与国内最大的低温装置,代表了当今低温技术的最高水平.介绍了这4个典型低温系统的流程、性能指标以及运行情况,以及其它具有代表性的氦低温系统及其应用.     

EAST氦低温系统透平故障分析

针对EAST氯低温系统的俄制氮透平膨胀机运行过程中出现的故障,从透平流道与轴承支撑两方面进行了分析,提出了氯透平膨胀机在启动过程中可能出现的问题及相应的解决方法,并专门针对出现故障的透平2,分析了导致其出现故障的原因.     

冷氦增压系统换热器换热性能研究

为研究各种流量工况下冷氦增压系统中换热器的换热性能和压力损失,开展了冷氦增压系统搭载发动机试验和数值仿真研究,研究结果表明通过换热器的冷氦气体流量增大,换热器的出口温度降低且对换热器压力损失增加,数值仿真结果与试验结果吻合较好,换热器性能试验研究为提升冷氦增压系统工作性能打下基础。     

EAST低温系统俄制氦透平膨胀机维修改进与测试

EAST氦低温系统是EAST( Experimental Advanced Super-conducting Tokamak)先进超导托卡马克实验装置重要子系统之一,4台不同进口参数的氦透平膨胀机又是EAST氦低温系统的核心部件,4种类型的氦透平膨胀机全是俄罗斯进口的氦透平膨胀机,其启动过程稳定差,易损坏.主要对俄制损...     

超流氦低温系统发展及涡轮冷压缩机的应用

2 K下大型氦低温系统已采用离心式涡轮冷压缩机在低温低压下对饱和液氦槽减压操作,以获得超流氦或过冷氦.介绍了2K温度级超流氦制冷机发展情况和涡轮冷压缩机在氦制冷系统中的应用,以及中国科学院等离子体物理研究所EAST超导托卡马克氦低温制冷机中过冷氦的制取过程.     

Detection of heat inleaks in cryogenic enclosures by infrared thermal imaging

Localized heat inleaks in cryogenic enclosures can be detected by the ‘cool spots’ they produce on the ambient temperature surface of the vessel outer walls. Infrared thermography, a simple technique permitting detailed thermal mapping of surfaces, has been successfully used for locating such ‘cool spots’ on cryogenic vessels and transfer lines.